科学管理开放实验室，构建创新性实验平台

张望先，周立青 （武汉大学电子信息学院，湖北 武汉430079）

实验教学是高等学校人才培养体系的重要组成部分，是培养学生创新意识和创造能力的重要环节。2006年以来，教育部相继启动了 “质量工程”等一系列加强本科教学工作、提高教学质量的措施，明确提出学生创新精神、创新能力和可持续发展能力的培养和提高是 “质量工程”建设的主要目标［1］。为贯彻落实教育部的相关政策精神，武汉大学电子信息学院开放实验室针对电子信息类人才培养的特点，根据 “创新、创造、创业”人才培养的实践教学体系，进行了一系列改革和探索。

1 合理定位开放实验室

培养高素质人才是当今高等教育的重要任务，通过贯彻、落实 “理工渗透”的办学理念，努力培养一大批知识面宽、动手能力强、有创新意识和创造能力的复合型人才，是开展创新实践教学的目的。依托电工电子工科基础课程基地，建设一个面向全校的电子信息开放实验平台，是实现创新性教学的基本前提。在开放实验平台的建设中，开放实验室是开展创新教学的核心阵地，其功能定位将决定整个开放平台的开放程度、覆盖范围、基本开放形式等。根据实验室的设施情况、师资力量等教学资源配备情况，既要尽量扩大受益面，又要从实际资源出发量力而行，选择适合实际的开放程度和开放模式，确定开放性实验教学的教学对象和教学目标［2］。因此，对开放实验室进行准确定位是开放实验室建设、管理和运行的首要任务，也是开放实验室最终发挥功效的前提条件。

2 丰富创新实验项目

由于教学形式和教学目的的特殊性，开放性实验教学内容与普通实验课程教学内容存在很大差异。因此，确立丰富、创新、综合的实验项目作为教学内容是开放性实验教学的首要工作。首先，确立的实验项目应十分丰富。在确立实验项目时应充分考虑不同领域、不同专业、不同难度和不同设计思想，这样建设的实验项目库才具有丰富性。同时，实验项目的丰富性是由开放性实验教学的性质决定的。因为作为普通本科生而言，真正根据自己的爱好来独立进行某一方面研究的学生是很少的，大部分学生需要老师提供一些实验项目培训，先引导其进入设计领域，然后才能根据其兴趣选择一些实验方向。因此，给学生提供的供选项目一定要数量充足、形式多样。其次，确立的实验项目应具有创新性。在普通实验课程中，各种专业学生所进行的实验一般处于验证和简单设计的层次。因此在开放实验室阶段，首要任务是促使学生摆脱按照课本或者实验指导书开展实验的习惯，鼓励学生利用已学知识，通过收集资料展开深入研究，独立提出设计思路和设计方案，最终完成项目设计内容。此外，确立的实验项目应具有综合性。由于课程划分不合理及课程开设时间不足等原因，很多学生在学完所有专业课程后，在应用各类知识进行综合设计来解决具体问题方面存在严重不足。如学习了 《数字电路》的AD转换内容，不知如何将AD转换与 《微处理器》课程中的微处理器知识相结合；学习了 《模拟电路》中的放大、滤波等知识，不知道如何将相关内容使用到传感器信号的处理中。因此，在实验项目的设计中应以综合型的系统设计来引导学生将所学各门课程知识应用到相关的功能单元设计中，并逐渐组合为系统来完成系统设计，从而全面培养学生综合设计能力。

基于以上考虑，可以对实验项目进行由浅入深的编排。首先安排基于FPGA的基础实验，在此基础上开展基于MCU＋FPGA架构的综合实验（见表1），最后根据学生兴趣进行自选题目的设计与实现。

表1 基于MCU＋FPGA架构的综合实验

3 完善教学制度

要使开放性实验教学能够顺利进行，必须完善相关教学制度。针对丰富的开放性实验教学内容，安排什么时间、针对哪些条件的学生、如何选择开放实验课程、以何种新式展开实验项目、如何考核学生的实验效果、如何申请继续展开深入研究等都是教学制度中需要明确的内容，这也是开放性实验教学的难点。由于受到本科教学计划的限制，开放性实验教学往往在课程形式、考核方法等方面存在较大争议，正是由于这些争议的存在，使得开放性实验教学更加需要明确地将上述内容清楚地规定下来，以便教师和学生共同遵守执行。

4 制定切实可行的管理制度

对于普通实验课程而言，由于实验内容、实验形式、耗材等方面都比较一致，因此实验室的管理相对比较轻松。但是对于开放实验室，每个学生的实验项目不同、需要的仪器设备不同、实验的时间也不一致，对各种实验仪器、实验设备的整理、维护、检验等需要花费大量时间，因而实验室管理工作非常繁复。基于上述情况，必须建立严谨、规范的实验室管理制度，这是维持实验室长期稳定开放的必要保证。为此，可建立如下管理制度，即 《开放实验室入室管理制度》、《开放实验室使用申请制度》、《开放实验室仪器设备管理制度》等，通过上述制度来规范教师和学生的实验习惯，营造良好的实验环境，保证学生自己顺利完成实验。

5 效 果

武汉大学电子信息学院开放实验室在教学模式上采用以理论教学为引导、以学生自主实践为主体来展开开放式实验教学，使学生的综合素质得到很大提高，使其在考研或就业招聘中具有独特优势。此外，该实验室将开放式实验教学与电子设计竞赛的培训结合起来，在培养学生训练能力与综合应用能力方面取得了显著效果，在全国大学生电子设计竞赛中取得优异成绩。分别于2003年、2005年和2007年获得国家级一等奖3个、9个和6个，尤其是2009年获得国家级一等奖8个，在全国高校中排名第一。

［1］马忠丽，董宇艳，董国强，等 ．高校开放性实验室建设探讨 ［J］．实验技术与管理，2005，22（7）：112-115．

［2］时连君，万殿茂，王芳，等 ．实验室开放与创新型人才培养的探索 ［J］．实验室研究与探索，2009（5）：168-170．